一次盐水预处理器返浑原因排查及改进措施

常艳琴，姜 锦，沙 剑，叶得强，范亚妮，辛 丹

（金川集团有限公司化工厂，甘肃 金昌 737100）

由于离子膜法制碱技术要求运行条件苛刻，必须严格控制入槽盐水质量，否则，将会影响离子膜的使用寿命、性能及产品质量，一次盐水预处理器运行的好坏，直接影响一次盐水的产量，继而影响氯碱系统NaOH等产品的产量，因此，提高一次盐水工序的生产操作水平，特别是预处理器的操作水平显得尤为重要。金川集团股份有限公司化工厂氯碱二车间40万t/a离子膜烧碱装置（以下简称氯碱二车间）于2009年10月开车成功。生产能力由5万t/a逐渐扩建到10万t/a，预处理为一次膜分离法的盐水精制工艺。

1 预处理器的结构及工作原理

1.1 预处理器的结构

氯碱二车间预处理器的容积为1924 m3，15.5 m×19.394 m，预处理器采用涡流澄清和漂浮澄清相结合的原理处理粗盐水中的大量Mg（OH）2胶片絮状沉淀。预处理器由凝聚反应室、浮泥口、多层锥形隔板（内部圆锥）、沉降室（下部圆锥））、沉泥斗、清液通道管及清液集水槽组成。

1.2 预处理器的工作原理

粗盐水加NaOH后产生大量氢氧化镁絮状沉淀，这部分粗盐水用加压泵送到加压溶气罐，通过气水混合器进行溶气，罐内保持0.18～0.30 MPa压力，使粗盐水溶解一定量的空气（每立方米盐水中溶解5 L空气），当溶解了空气的粗盐水经文丘里混合器时，第一次泄压产生大量气泡和絮凝剂三氧化铁混合，切向进入预处理器的凝聚反应室完全泄压，经过倒置锥壳组的中央，由下向上做减速旋转运动，产生涡流，使氢氧化镁沉淀的杂质和絮凝剂充分接触。带着气泡絮凝成大小不一的絮凝团，通过粗盐水的不断流入，浮出锥壳中央絮凝后，相对密度较大的絮凝团折流向下进入倒置锥壳组的多孔道上宽下窄的环形沉降区。由于环形通道的孔径逐渐变小，流速加快，进入分离区后，盐水流速骤然变慢，由于惯性原理，质量大的物体会继续前进迅速沉积到泥浆区.而盐水则折流向上进入清液层，从而达到了固液分离的目的。假比重大的气泡絮凝团则直接浮上浮泥层，定期排出界外盐泥池中，达到良性运转的目的。

2 预处理器返浑原因排查

2.1 盐水的温度

（1）化盐池盐水温度：55～60℃；（2）2#折流槽盐水温度：50～55℃；（3）前反应槽盐水温度：50～55℃；（4）HVM 盐水温度：55～60℃；（5）预处理器盐水温度：50～55℃；（6）后反应槽盐水温度：50～55℃；

经过此次排查，化盐池盐水温度、2#折流槽盐水温度、前反应槽盐水温度、HVM盐水温度、预处理器盐水温度、后反应槽盐水温度均在规定范围内，所以盐水温度不是影响预处理器返浑的原因。

2.2 盐水浓度

盐水浓度控制在305±10 g/L；经过排查，氯碱二车间精盐水罐盐水浓度一直控制在300～310 g/L，在规定范围之内，所以认为盐水浓度不是引起预处理器返浑的原因。

2.3 盐水流量

盐水的流量要保证连续稳定，一般要求盐水流量从50 m3/h增至70 m3/h在2 h内完成，超过70 m3/h盐水的增加速度应每小时不超过5 m3/h。

氯碱二车间一直要求盐水流量从50 m3/h增至70 m3/h在2 h内完成，超过70 m3/h盐水的增加速度应每小时不超过5 m3/h，岗位员工严格按照要求提升盐水流量，所以盐水流量不是影响预处理器返浑的原因。

2.4 后反应槽中碳酸钠的过碱量

氯碱二车间要求后反应槽中碳酸钠的过碱量≤0.5 g/L，经过化验室和岗位员工的自己滴定的数据来看，碳酸钠的过碱量基本控制在≤0.5 g/L，所以后反应槽中过碱量不是影响预处理器返浑的原因。

2.5 原盐质量

原盐中氯化钠质量分数必须大于95%，Ca2+质量分数小于0.25%，Mg2+质量分数小于0.15%。要保证预处理器不返浑，原盐质量必须满足以下2个基本条件：（1）原盐中钙镁不能倒置；（2）原盐中镁不能超标。

氯碱二车间共使用2种盐：民勤盐和雅布赖盐。民勤盐中镁离子含量较高，雅布赖盐中镁离子含量相对较少。在此次排查过程中，在化盐池中全部加入民勤盐，无论三氯化铁的加入量过多或过少，或者是按盐水流量的要求加入，预处理器都会返浑，所以认为民勤盐的质量是引起预处理器返浑的一个原因。

2.6 加压溶气罐的液位及压力

加压容气罐的液位60%～70%，工艺风压力0.25～0.30 MPa。在正常生产过程中，加压溶气罐的液位和工艺风的压力均在控制范围内，所以不是引起预处理器返浑的原因。

2.7 三氯化铁的浓度

三氯化铁的浓度控制为0.9%～1.5%。三氯化铁的浓度一直配置的不太稳定，上下幅度比较大。所以在此次排查过程中，认为三氯化铁加入量多少与三氯化铁的浓度不稳定有一定的关系，而预处理器的返浑与三氯化铁加入量的多少又存在着一定的关系，故认为三氯化铁的浓度有可能是引起预处理器返浑的原因。

2.8 三氯化铁加入量

三氯化铁加入量控制在进预处理入口盐水流量的5‰～8‰，观察预处理器上面浮泥颜色，正常颜色为土黄色。在排查过程中，通过调整三氯化铁的加入量来看预处理器的返浑情况，结果发现，当盐水流量增大，三氯化铁加入量未按相应比例加入时会引起预处理器返浑。所以初步认为三氯化铁加入量的多少是引起预处理器返浑的原因。

2.9 上盐比例

上盐比例5∶1（雅布赖盐为原生盐和再生盐的混合盐），盐水流量128 m3/h，盐水澄清，三氯化铁加入量为5‰～7‰；上盐比例6∶1（雅布赖盐为原生盐和再生盐的混合盐），盐水流量130m3/h，盐水澄清，三氯化铁加入量为5‰～7‰；上盐全部为雅布赖盐，盐水流量130 m3/h，盐水澄清，三氯化铁加入量为5‰～7‰。

经过此次排查，上盐全部为民勤盐时，不论三氯化铁加多少，预处理器都会返浑；而民勤盐比例为3或4时，预处理器也会返浑；所以上盐比例是引起预处理器返浑的原因。

2.1 0 前反应槽的过碱量

前反应槽的过碱量一直控制在≥0.2 g/L，上下变化幅度不大，所以认为前反应槽的过碱量不是引起预处理器返浑的原因。

2.1 1 加压泵出口压力

加压泵出口压力控制为0.5～0.6 MPa。从现场的记录本的数据来看，加压泵的出口压力一直稳定控制为0.5～0.6 MPa，没有较大的变动幅度，故不认为加压泵出口的压力是引起预处理器返浑的原因。

2.1 2 气水混合器

盐水流量≤140m3/h，开2台气水混合器，每台加气量37.5 L，总加气量为75 L；盐水流量140～210 m3/h，开3台气水混合器，每台加气量37.5～36.7 L，总加气量为 75～110 L；盐水流量 210～260 m3/h，开 4 台气水混合器，每台加气量36.7～33.8 L，总加气量为110～135 L；

排查过程中，气水混合器的加气量是按照每升盐水中加气量为5 L加入的，而且从预处理器的顶部看气泡情况，预处理器的气浮效果是比较好的，而且一般我们的加气量在每升盐水5 L气的基础上再多加5 L气，所以气水混合器的加入量不是引起预处理器返浑的原因。

2.1 3 排泥周期

盐水流量≤140m3/h，上、下排泥周期为每班2次；盐水流量140～210 m3/h，上、下排泥周期为每班3次；盐水流量210～260 m3/h，上、下排泥周期为每班4次；预处理器进行排泥时，必须先进行上排泥后再进行下排泥。

针对预处理器返浑的现象，车间对预处理器的上下排泥次数进行了调整，规定上下排泥次数为一班4次。

2.1 4 排泥时间

正常的排泥时间控制在40±10 s。通过一段时间的观察，调整下排泥的时间，规定下排泥的时间为40 s。延长下排泥的时间，对处理预处理器的返浑有一定的效果。

3 预处理器返浑现象的处理措施

（1）原盐质量。用质量较好的原盐化盐（雅布赖盐），减少粗盐水中镁泥产生量，保证预处理器下排泥每次都是清液。对于镁泥多而导致返浑，有2种解决办法：降流量，然后增加排泥量，原则上直到排出清液为准；系统停车，让预处理器停止静置沉降2～3 h，然后一次性把预处理器里沉积的盐泥全部排出（如有2台预处理器的，可以单线运行，单线停车处理）。这种方法见效快，澄清以后平稳运行的时间长。

（2）三氯化铁的浓度。出现预处理器返浑后，氯碱二车间规定三氯化铁溶解池每24 h溶解8袋（每袋50 kg），这样三氯化铁的浓度比较稳定，从而预处理器中加入三氯化铁的量也比较稳定。

（3）三氯化铁加入量。三氯化铁加入量为进预处理入口盐水流量的5‰～8‰。预处理器返浑，一开始认为是三氯化铁加少了，将三氯化铁的加入量增加到15‰～20‰，可预处理器返浑并未得到解决。后来经有关资料显示，三氯化铁加多了不但不利于预处理器返浑，还有可能导致预处理器返浑。所以又降低了三氯化铁的加入量，经过运行一段时间后发现，三氯化铁加入量为进预处理入口盐水流量的8‰时预处理器返浑现象解决了。

（4）上盐比例。氯碱二车间现在规定上盐比例为雅布赖盐：民勤盐=5∶1，在这个上盐比例下，盐水返浑现象大大减少。

4 结论

预处理器的运行情况直接影响对镁离子的除去效果，进而影响后序凯膜的运行效果，影响整个精制盐水的生产质量及整个氯碱系统的产能。根据对预处理器的研究、使用和对预处理器返浑现象的处理，已经摸索出一套使预处理器平稳运行的生产方案，保证了盐水工段平稳高效地产出质量合格精盐水，满足电解工段精盐水的最大使用量，保证了电解工段满负荷运行，进而为满负荷生产打下了坚实的基础实现了经济利润最大化。